探討國內外中學化學實驗教學的實情

余碧波

摘要：在中學化學的實驗教學中，國內、外在學科教學指導方針上有較大區別，文章從教材、實驗課比重、實驗內容及實施方法四個方面作了比較，并嘗試在優化中學實驗教學上提出一些建議。

關鍵詞：中學化學 實驗教學 區別 改革

【中圖分類號】G633.8

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，以實驗為基礎是化學學科的重要特征。不管是一線的教師還是教育科研機構的專家都知道實驗教學在整個化學學科教學中的獨特性、重要性和不可替代性。本文從以下幾個方面分析國內外實驗教學的差別，供讀者在研究實驗教學改革中參考。

一.教材的選用

美國從上世紀60年代開始使用《化學：一門實驗科學》這套教科書，從而開始真正全面的重視實驗課的教學。這套書強調化學課教學中實驗課的重要性，突出從實驗中獲得和體驗化學知識，采用實驗與討論相結合的教學方式[1]。在新版的美國高中化學教材《化學：概念與應用》中，強調學生的體驗學習和探究學習，加強了課程的過程性。教材將實驗設計成四種類型：導航實驗（Launch Labs），隨堂實驗（Chem Labs），微型實驗（Mini Labs）和家庭實驗（Try at Home Labs）[2]。

由于英國 GCSE（General Certificate of Secondary Education，英國的中等教育普通證書）教學沒有統一的教材，所以各地學?；瘜W實驗的數目和內容也不完全一樣?；瘜W組的老師根據國家科學課程標準和AQA（Assessment and Qualifications Alliance，英國參加考試人數最多的機構——英國資格評估與認證聯合會）關于GCSE化學考試說明，將教學內容分為多個單元，并以學科組為單位制定詳細的教學計劃[3]。英國中學在實驗選擇和開發時都盡可能緊扣生活實際，體現了化學與生活、材料、環境、能源以及科技等方面的密切關系。從生活中選擇試劑，在真實的情境中用化學知識和實驗獲得的具體數據來解釋或解決生活中的問題，讓學生在實驗過程中深入理解和體會化學知識、化學技能的社會價值，同時引導學生關注身邊的事物和問題，培養學生的問題意識和科學生活的態度。

我們國家自2004年開始使用《普通高中課程標準實驗教科書》（新教材），將高中化學課程以模塊的形式呈現，從“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”相融合的角度出發，構建教科書體系，著眼于提高全體學生的科學素養和終身學習能力的培養。相對于《全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本.必修）》（老教材），新教材在實驗教學板塊的設計上改變較大：⑴不區分演示實驗和學生實驗，根據實驗內容和各校的不同條件，可由教師演示，也可邊講邊實驗或學生探究，同時為學生自己進行實驗提供必要的引導或建議。⑵新增【科學探究】，以探究為目的，具有思考性、探索性的學生活動。提供探究課題，創設學習情境，呈現探究過程，體現知識獲得過程和方法。在教科書中，設計了多種不同類型的科學探究活動，涉及多種不同的科學探究過程，蘊涵了多種科學方法，有助于形成和發展學生適應未來生存和發展所必備的科學素養。新大綱中對實驗教學的目的沒有明確的說明，只是在“能力與方法”中模糊的提出“培養和發展學生的觀察能力、實驗能力、思維能力和自學能力，使他們能綜合應用化學和其他科學知識、技能解釋和解決一些簡單的實際問題。訓練學生的科學方法，充分挖掘學生的潛能，培養他們的創新精神，發展他們的個性和特長”。這與國外對中學化學實驗教學目的的明確表述形成鮮明的對比。

二.學生實驗數目和實驗課比重

美國高中化學教材《現代化學》中編入的學生實驗數目為65個；《化學基礎》中編入的學生實驗數目為67個；《化學概要》中編入的學生實驗數目為115個。其他發達國家也有類似的特點，比如德國高中化學教材《化學》中編入的學生實驗數目為375個，英國中學化學教材中包括課內化學實驗124個。另外在實驗課占總學時的比例上，羅馬尼亞化學實驗教學占總學時的65%，比利時化學實驗教學占總學時的20-50%，法國化學實驗教學占總學時30%。[4]

我國《普通高中課程標準實驗教科書：化學》必修1、2中實驗數目為48個（包括科學探究中的實驗活動），講授和課堂活動、學生實驗、機動和復習總課時140課時，學生實驗21課時（占總學時的15%）；選修六冊書中總實驗數目為77個，講授和課堂活動、學生實驗、機動和復習總課時271課時，學生實驗42課時（占總學時的15.5%）。由此可以看出，我國高中化學教學中實驗教學的比重較低，而且有時化學實驗課的學時還會被化學理論課占用，使原本就不多的化學實驗課學時就變得更少了，不能保證實驗教學計劃順利完成。

三.實驗內容

化學實驗可分為驗證性實驗和探究性實驗：驗證性實驗即講授有關化學知識在前，實驗在后，它起到驗證、鞏固已學過的知識和培養實驗技能的作用；探究性實驗它要求學生先做實驗，在實驗觀察的基礎上，通過科學抽象的邏輯思維，自己概括和歸納得到理性知識。這種方法在美國中學里受到越來越多的重視。如在《社會中的化學》一書中，要求學生完成的47個分組實驗中，沒有一個是驗證性實驗，學生無法從課本中找到現成的實驗結果，必須自己動手做實驗，進行實驗和記錄。我國《普通高中課程標準實驗教科書，化學（必修1）》一書中，安排實驗32個，其中“科學探究”5個，化學實驗以性質實驗和制備實驗作為重點?？梢姮F行教材實驗教學的目的主要為鞏固已學過的知識和培養實驗技能，對培養學生的觀察、歸納能力和創造性思維的要求不高。

化學實驗還可以分為定性實驗和定量實驗：定性實驗目的是判斷因素是否存在，某些因素間是否存在聯系，某些對象的結構如何等等，主要解決的是“有和無”、“是與否”的問題；定量實驗是為了深入了解物質和自然現象量的特征，揭示各因素之間的數量關系，確定某些因素的數值等而進行的實驗。定量實驗是一種要求較高的探索活動，是學生獲取知識、領悟科學思想、學習科學方法的重要途徑，它的地位在實驗教學發展中越來越高。美國中學化學教材《CHEMISTRY： Concepts and Application》一書中共有實驗數目112個，其中定量實驗數目為18個（見表1），約占實驗總數目的16.1%，其定量實驗內容涉及較廣泛，每個實驗都分別針對不同的知識點涉及；實驗內容取材于生活，容易激發學生的探究欲望；實驗設計思路比較開放，重視實驗的趣味性和生活化，或通過量把幾個相關的概念聯系起來，使學生能夠更具體、更準確、更清晰的理解所學知識。[2]

我國高中教材中實驗總數為125個，定量實驗數目為5個（見表2），占實驗總數的4%。實驗內容上集中在4個章節，僅涵蓋4個知識點，且內容選材學術性太強；實驗設計類型單一，思路比較簡單（如溫度、體積的測定）；實驗操作也很簡單，重在實驗基本操作和數據處理能力的訓練，對學生要求較低；有關抽象概念的實驗內容少，只是給出直觀的描述性的認識，不如定量的數據具有說服力。

四.實驗教學實施方法

在美國的中學里，化學有四分之一多的課時是在實驗室里上的，化學實驗室是進行化學教學的最好場所。除了正常的實驗課時間外，學生可根據自己的興趣獨立完成一些實驗。有些中學的實驗室和教室合并，在實驗室中既有聽課的座位，也有供實驗用的實驗臺。教室的兩端都有供板書的黑板，通風櫥就設在每個實驗臺上，有害氣體由地下通風管道排出，學生隨著講課的進行可以隨時到實驗臺前動手操作。美國中學生的實驗報告非常有特色，因為實驗以探究性實驗為主，所以在實驗報告中有“預言”一欄，每個同學都在“預言”中暢所欲言，充分發揮個人的想象力，不論對錯。實驗報告按實際實驗結果寫，可以挑戰教材的權威。

在英國，學生進行的實驗來源較廣，一部分來自于于學生參考用書 《Chemistry for You》， 實驗有29個，占實驗總數的23.4%；一部分來自于AQA考試局提供的配套資料，實驗有44個，占實驗總數的35.5%；還有占實驗總數41.1%的實驗是教師對學生參考書或配套資料中實驗進行改進，或來源于教師的自行設計等其他渠道。其實，學生參考用書中一共有140個實驗，學校僅選擇了其中的29個，這與我國實驗教學的內容基本來自于教材形成了很大的反差。

在我國的中學，教室仍然是進行化學教學最重要的地方，學生除了能在實驗課時進入實驗室外，其他時間少有進實驗室的。實驗室對學生來講是一個較神秘的地方，學生對它充滿了新鮮感。雖然新教材安排的實驗不少，并且取消了演示實驗和學生實驗的區分，但在實際的教學中，演示實驗仍然占絕大多數。這里的弊端是：演示實驗離大多數學生較遠，對于班額為50-60人的班級，只有少部分的同學能觀察到實驗現象，這是前排同學的專利，對更多的同學來講，他們只看了一場熱鬧。以作者所在的省級示范高中為例，學生在高中三年，進入實驗室的次數不超過20次，完成的實驗數目不超過30個，并且還不能做到獨立完成（因為學生較多，往往是2、3個人一組共同完成一次實驗，本校的實驗條件在全省還算一流）。學生完成的實驗幾乎全是驗證性實驗，實驗報告以熟悉操作、觀察現象、記錄數據為目的。實驗結果參照教材、教師的權威結論，無法激發學生的探究性欲望和創造性思維。在一些偏遠和經濟落后地區問題更為嚴重，大部分的學校至今無法開齊教學大綱所要求的實驗內容，即使能開出實驗的學校也是由于儀器、藥品、實驗室的嚴重不足4-5個人一組，甚至10來個人共同做一個實驗，這是當今世界上化學教育中極為罕見的。在這樣的實驗教學環境中大部分學生在整個實驗中沒有動手機會，只是“觀摩”與“點評”。另外，在化學實驗教學中，有些教師用多媒體或播放錄像的方式代替實驗，以這種“看”或“聽”的方式代替“做”的方法在某種意義上說是一種倒退。這樣的實驗教學不能使學生獲得感性的認識材料，而學生實驗操作的技能、科學態度、科學方法只有在學生自己的實驗活動中才能學到。[5]

針對當前中學化學實驗教學的現狀，提出幾點建議：

1. 繼續保持我國在基本技能技巧培養上的優勢，加強對學生學習化學興趣和化學意識的培養。同時開展實用性實驗的開發，以增強學生的基本化學素質。

2. 應對我國教材中的驗證型、定性型的實驗內容進行改革。要增加探究性的實驗以培養學生早期的研究能力和創造能力，增加定量實驗以幫助學生理解抽象的化學概念和養成做科學的嚴謹態度。

3. 要加強師資隊伍的培養和教材的建設，要通過各種形式的培訓，來不斷提高教師的業務水平及對小課題研究的指導能力。同時還應加強教材建設，使教材能適應時代發展的需要。

4.為確保學生整體能力培養計劃的實施，應在平時考核中增加化學實驗的會考，并以探究性實驗試題或實驗研究能力的考核為重點。否則，實驗教學的改革只能流于形式，培養學生的創造力就會成為一句空話。

參考文獻：

[1] 馮亞東?！稄膰庵袑W化學實驗談我國實驗教學》

[2] 周青、趙永春?！睹绹咧谢瘜W教材CHEMISTRY：Concepts and Application中的定量實驗》

[3] 滕旻彥。《教師是實驗教學的重要資源—英國Kendrick中學化學實驗資源開發的特點與啟示》

[4] 老宋?！吨袑W化學教學中存在的問題》

[5] 楊明生、關強。《中學化學實驗教學研究的現狀分析報告》